Способ крашения ацетатцеллюлозных волокон
Владельцы патента RU 2288984:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к области красильно-отделочного производства и может быть использовано при колористическом оформлении изделий из модифицированных, в частности антимикробных, ацетатцеллюлозных (АЦ) волокон. Оно направлено на придание АЦ волокнам ровной, глубокой и прочной окраски, повышение их биологической активности за счет того, что в прядильный раствор ацетата целлюлозы вводят 8-оксихинолин в количестве 0,5-5,0% от массы полимера и формования из него волокна, которое затем подвергают пропитыванию по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди CuSO4·5H2O при рН 4,0-6,5, температуре 1-2°С при модуле ванны 10 в течение 4-5 минут, отжиму до привеса 110-120%, термообработке при 175-200°С в течение 30-60 сек, промывке и сушке. Соотношение массовых количеств модифицирующего соединения - 8-оксихинолина в АЦ волокнах и сернокислой меди CuSO4·5H2O в пропиточном растворе составляет 1-1,5:20-30. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области красильно-отделочного производства и может быть использовано при колористическом оформлении изделий из модифицированных, в частности антимикробных, ацетатцеллюлозных (АЦ) волокон.
В современном производстве используют способы получения окрасок на текстильных материалах и углубления их тона на этих же текстильных материалах путем формования волокон из прядильных растворов полимеров в присутствии модифицирующих добавок с последующим крашением свежесформованных волокон или выработанных из них изделий известными классами красителей.
Известно введение в прядильный раствор ацетата целлюлозы перед формованием пленок 8-оксихинолина с целью модификации пленок и придания им антимикробных свойств (SU 317660 А1, 1971). Однако в тексте этого авторского свидетельства нет указания на последующую обработку полученных пленок красящим веществом.
Известно также получение окрашенного антимикробного целлюлозосодержащего волокна предварительной пропиткой его водным уксусно-кислым раствором 8-оксихинолина с последующей обработкой солью меди (II) с образованием окраски от желтого до зеленовато-желтого и бурого цвета (RU 2050859 С1, 1995). Однако этот патент не может быть противопоставлен ни в качестве аналога, ни прототипа заявленному изобретению по следующим соображениям:
8-оксихинолин, который используется в заявленном способе как модифицирующее вещество, плохо растворим в воде. Так, в изоэлектрической точке (pJ 7,2 при 18°С) растворимость 8-оксихинолина в воде составляет 0,53 г/л, однако он хорошо растворяется в хлороформе, бензоле, изоамилацетате, диэтиловом эфире, изоамиловом спирте. Поэтому водным раствором этого соединения не представляется возможным глубоко и равномерно пропитать ацетатцеллюлозные волокна, которые относятся к химическим искусственным гидрофобным волокнам. Исходя из этого при дальнейшей обработке модифицированных таким образом АЦ волокон солью меди (II) не представляется возможным обеспечить диффузию молекул 8-оксихинолина в глубь волокнистого субстрата, что приводит к образованию непрочных и ненасыщенных окрасок.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ, заключающийся в крашении диацетатцеллюлозных (ДАЦ) трикотажных полотен, которые были выработаны из волокон, содержащих введенный в прядильный раствор перед формованием антимикробный препарат - β-(5-нитро-2-фурил)акролеин (НФА), обычными дисперсными красителями (Полищук Б.О., Вольф Л.А., Котецкий В.В., Бразаускас В.В., Плоткин Л.Л. Исследование возможности переработки антимикробных ацетатцеллюлозных волокон в различные изделия медицинского назначения // Новое в организации, технике и технологии текстильной и легкой промышленности: Сб. науч. тр. - Л., 1975. - Т.XVI. - С.101-103).
Его существенным недостатком является относительно большая продолжительность процесса, что обусловливает десорбцию НФА из состава волокна и вследствие этого снижение биологической активности текстильного материала.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является придание АЦ волокнам, содержащим 0,5-5% 8-оксихинолина, ровной, глубокой и прочной к физико-химическим воздействиям окраски с одновременным повышением их антимикробной активности, упрощением технологии крашения и расширением ассортимента красящих веществ для АЦ волокон.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения окрашенного АЦ волокна включает введение в прядильный раствор ацетата целлюлозы модифицирующего соединения, формование из него волокна и обработку свежесформованного волокна красящим веществом, где в качестве модифицирующего соединения используют 8-оксихинолин, а обработку свежесформованного волокна, содержащего 0,5-5% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют путем пропитки по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди при рН 4,0-6,5, температуре 1-2°С, модуле ванны 10 в течение 4-5 минут с последующим отжимом до привеса 110-120%, термообработки при 175-200°С в течение 30-60 сек (для ДАЦ- и триацетатцеллюлозных (ТАЦ) волокон соответственно) с промывкой для удаления незакрепившейся соли и сушкой.
Кроме того, соотношение массовых количеств модифицирующего соединения - 8-оксихинолина в АЦ волокнах и сернокислой меди CuSO4·5H2O в пропиточном растворе составляет 1-1,5:20-30.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами и таблицами, в которых представлены показатели устойчивости окрасок (в соответствии с ГОСТ 9733-61) на модифицированных АЦ волокнах, обработанных по предлагаемому способу, а также антимикробной активности окрашенных модифицированных АЦ волокон.
Пример 1. Крашение свежесформованных ТАЦ волокон, полученных введением в прядильный раствор ТАЦ модифицирующего соединения - 1% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют пропиткой по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди (соотношение количеств 8-оксихинолина и CuSO4·5H2O 1:20) при рН 4,0, температуре 1-2°С и модуле ванны 10 в течение 4-5 минут с последующим отжимом до привеса 120%, термообработкой при 195-200°С в течение 30 сек, промывкой в течение 20 мин в растворе тонкомоющего средства концентрации 2 г/л при 50-60°С, теплой (40°С) и холодной (20°С) дистиллированной водой для удаления незакрепившейся соли. До обработки раствором сернокислой меди ТАЦ волокна имеют светло-желтый цвет, а модифицированные волокна после промывки и сушки содержат 0,17% Cu2+ и имеют интенсивную желто-зеленую окраску.
Пример 2. Крашение свежесформованных ТАЦ волокон, полученных введением в прядильный раствор ТАЦ модифицирующего соединения - 5% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют пропиткой по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди (соотношение количеств 8-оксихинолина и CuSO4·5H2O 1,5:20) при рН 6,5 по примеру 1, термообработкой при 195-200°С в течение 60 сек и промывкой согласно примера 1. После промывки и сушки волокна содержат 0,92% Cu2+ и окрашены в интенсивный желто-зеленый цвет.
Пример 3. Крашение свежесформованных ДАЦ волокон, полученных введением в прядильный раствор ДАЦ модифицирующего соединения - 0,5% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют пропиткой по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди (соотношение количеств 8-оксихинолина и CuSO4·5H2O 1:30) при рН 4,0 по примеру 1, термообработкой при 175-180°С в течение 60 сек и промывкой согласно примера 1. После промывки и сушки волокна содержат 0,08% Cu2+ и окрашены в желто-зеленый цвет.
Пример 4. Крашение свежесформованных ДАЦ волокон, полученных введением в прядильный раствор ДАЦ модифицирующего соединения - 3,5% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют пропиткой по непрерывному методу водным раствором сернокислой меди (соотношение количеств 8-оксихинолина и CuSO4·5H2O 1,5:30) при рН 6,5 по примеру 1, термообработкой при 180°С в течение 60 сек и промывкой согласно примера 1. После промывки и сушки волокна содержат 0,63% Cu2+ и окрашены в интенсивный желто-зеленый цвет.
Как видно из табл.1 и 2, использование предлагаемого способа крашения АЦ волокон, содержащих 0,5-5,0% 8-оксихинолина, имеет по сравнению с существующими следующие технико-экономические преимущества:
а) придает волокнам окраску, отличающуюся высокой устойчивостью к различным физико-химическим воздействиям;
б) способствует одновременному повышению их биологической активности;
в) позволяет осуществить процесс крашения этих волокон по непрерывному методу с достаточно высокой скоростью;
г) расширяет ассортимент красящих веществ для АЦ волокон.
Оптимальная концентрация введенной модифицирующей добавки - 8-оксихинолина - в прядильные растворы ацетатов целлюлозы находится в пределах 0,5-5,0% от массы полимера, и дальнейшее ее увеличение в прядильных растворах, а также варьирование вышеприведенных параметров технологического процесса крашения свежесформованных волокон практически не сказывается на показателях устойчивости окрасок и антибактериальной активности 8-оксихинолинсодержащих АЦ волокон.
| Таблица 1 Показатели устойчивости окрасок на модифицированных АЦ волокнах, полученных согласно примерам 1-4, к различным физико-химическим воздействиям | ||||
| Физико-химические воздействия | Номера примеров и устойчивость окраски, баллы | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Свет | 6-7 | 7 | 6-7 | 7 |
| Свет и погода | 6-7 | 7 | 6-7 | 7 |
| Вода дистиллированная | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| «Морская вода» | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| Раствор мыла при 40°С | 5/5/4 | 5/5/5 | 5/5/4 | 5/5/5 |
| Стирка при 60°С | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| Дымовые газы | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Сублимация: | ||||
| 120°С, 80 мин | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| 210°С, 30 сек | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 | 5/5/5 |
| 210°С, 60 сек | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Глажение | ||||
| сухое | 5 | 5 | 5 | 5 |
| влажное | 5/5 | 5/5 | 5/5 | 5/5 |
| Трение | ||||
| сухое | 5 | 5 | 5 | 5 |
| мокрое | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Таблица 2 Антибактериальная активность 8-оксихинолинсодержащих АЦ волокон, обработанных водными растворами сернокислой меди CuSO4·5H2O (при модуле пропиточной ванны 10) | ||||||
| Наименование волокна | Содержание 8-оксихинолина в волокне, % (от массы полимера) | pH пропиточной ванны | Термообработка | Зона ингибиции роста тест-культур (включая диаметр лунки, равный 10 мм), мм | ||
| T, °C | τ, мин | Staphylococcus aureus 209 Р | Salmonella typhimurium 362 б/о | |||
| ТАЦ | 1 | 6,5 | 200 | 1 | 26,4/15,3 | 30,6/27,4 |
| ТАЦ | 5 | 6,5 | 200 | 0,5 | 29,9/22,8 | 18,1/17,0 |
| ТАЦ | 5 | 6,5 | 200 | 1 | 28,9/22,8 | 23,6/17,0 |
| ДАЦ | 0,5 | 6,5 | 180 | 1 | 22,8/17,4 | 24,3/22,9 |
| ДАЦ | 3,5 | 6,5 | 180 | 1 | 30,2/26,2 | 22,7/17,0 |
| Примечание. Числитель - антимикробный эффект после обработки солью меди; знаменатель - антимикробный эффект до обработки солью меди. |
1. Способ крашения ацетатцеллюлозных волокон, включающий введение в прядильный раствор ацетата целлюлозы модифицирующего соединения, формование из него волокна и обработку свежесформованного волокна красящим веществом, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего соединения используют 8-оксихинолин, а обработку свежесформованного волокна, содержащего 0,5-5,0% от массы полимера 8-оксихинолина, осуществляют пропиткой по непрерывному методу водным раствором серно-кислой меди при рН 4,0-6,5, температуре 1-2°С и модуле ванны 10 в течение 4-5 мин с последующим отжимом до привеса 110-120%, термообработкой при 175-200°С в течение 30-60 с, промывкой и сушкой.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение массовых количеств модифицирующего соединения 8-оксихинолина в ацетатцеллюлозных волокнах и серно-кислой меди CuSO4·5Н2О в пропиточном растворе составляет 1-1,5:20-30.
